微波天线多场耦合理论与技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王从思，王伟，宋立伟 著

图书标签:

• 微波天线
• 电磁场
• 多场耦合
• 数值计算
• 天线设计
• 电磁兼容性
• 高频电路
• 射频技术
• 仿真技术
• 工程应用

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030447722

版次：1

商品编码：11720132

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-06-01

用纸：胶版纸

页数：241

字数：304000

正文语种：中文

内容简介

　　在影响电子装备性能指标的诸多因素中，机电耦合已成为一个重要的瓶颈问题，其具有多学科交叉的特点。微波天线作为具有机电耦合特性的典型电子装备，其设计与分析过程中涉及到机械结构位移场、电磁场、温度场的多物理场耦合问题，《微波天线多场耦合理论与技术》正是对微波天线机电耦合建模理论与分析方法进行了论述。
　　《微波天线多场耦合理论与技术》内容是对作者多年来在微波天线机电耦合方面科研工作的总结。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1.1 引言
1.2 微波天线发展概述
1.3 天线类型
1.4 机电耦合与微波天线
1.5 本书内容安排
参考文献

第2章 微波天线工作环境分析
2.1 概述
2.2 振动、冲击载荷分析
2.3 稳态风荷与瞬态风荷分析
2.4 太阳照射影响分析
2.5 冰荷与积雪载荷分析
参考文献

第3章 天线结构力学与电性能参数
3.1 概述
3.2 天线结构位移场
3.3 电磁计算方法
3.4 天线电性能参数
3.5 天线辐射单元
3.6 天线多场耦合概述
参考文献

第4章 微波技术与微波电路理论基础
4.1 概述
4.2 微波技术基础
4.3 微波传输线
4.4 Smith圆图
参考文献

第5章 天线散热设计与测试方法
5.1 概述
5.2 散热设计的关键技术
5.3 热测试方法
5.4 天线冷板设计方法
参考文献

第6章 反射面天线机电场耦合
6.1 研究背景
6.2 大口径全可动面天线的发展现状
6.3 面天线电磁分析基本方法
6.4 反射面天线补偿方法
6.5 基于最小二乘的变形反射面拟合方法
6.6 变形反射面精度的可靠度分析方法
6.7 耦合建模中的坐标转换
6.8 反射面天线机电场耦合模型
6.9 机电场耦合模型的求解
6.10 偏置抛物面天线机电场耦合模型
6.11 面天线增益损失计算方法
6.12 基于机电耦合的馈源位置和指向优化设计
6.13 天线最佳安装角的确定
6.14 天线面板调整量的计算
参考文献

第7章 裂缝阵列天线机电场耦合
7.1 研究背景
7.2 波导裂缝阵列天线的分类
7.3 平板裂缝天线的特点及工作原理
7.4 平板裂缝天线机电场耦合模型
7.5 机电场耦合模型的求解
7.6 基于机电耦合的平板裂缝天线钎焊分析
7.7 钎焊装夹对天线机电耦合性能的影响
7.8 工装、降温速率与钎焊参数的综合影响分析
7.9 基于机电耦合的机载随机振动影响分析方法
参考文献

第8章 有源相控阵天线机电热场耦合
8.1 研究背景
8.2 相控阵天线的分类
8.3 有源相控阵天线的特点
8.4 有源相控阵天线的关键结构
8.5 有源相控阵天线T/R组件
8.6 T/R组件性能温变分析
8.7 相控阵天线基本电磁分析
8.8 随机误差与系统误差的综合分析方法
8.9 有源相控阵天线机电热场耦合模型
8.10 有源相控阵天线机电热耦合优化设计
8.11 星载微带阵列天线机电场耦合
参考文献

第9章 微波天线机电耦合展望
9.1 概述
9.2 有源相控阵天线的发展方向
9.3 星载可展开有源相控阵天线的研究热点
9.4 未来微波天线机电耦合的研究重点
参考文献

前言/序言

《电磁波的奇妙之旅：从理论到应用》 本书并非一本枯燥的教科书，而是一场深入探索电磁波奥秘的精彩旅程。我们将一同揭开电磁波神秘的面纱，从其最基础的物理原理出发，逐步深入到其在现代科技中无处不在的应用。本书旨在为所有对电磁波现象及其背后蕴含的科学原理感到好奇的读者提供一条清晰且引人入胜的认知路径，无论您是业余爱好者，还是希望拓宽知识面的学生，抑或是希望了解电磁波在工程领域扮演重要角色的专业人士，都能从中获益。 第一章：电磁波的诞生与传播——无形的信使 我们从电磁波的“生命起源”——麦克斯韦方程组开始。不必担心复杂的数学推导，我们将以直观的语言和生动的类比，阐释这组优雅的方程是如何预言了电磁波的存在。您将了解到，变化的电场会产生磁场，而变化的磁场又会产生电场，这种相互生长的过程，就像一首永不停歇的交响乐，推动着能量以波的形式在空间中传播，这就是我们所说的电磁波。 我们将详细讲解电磁波的传播特性： 速度与介质： 电磁波在真空中的传播速度是宇宙中最快的速度——光速，但当它穿过不同的介质时，其速度会发生变化。我们会探讨介质的电导率、介电常数和磁导率如何影响电磁波的传播速度、衰减以及反射和折射。 波的性质： 理解电磁波的波长、频率、振幅和相位等关键参数。您将学会区分不同频率的电磁波，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线，并了解它们在光谱中的位置及其各自的特点。 能量与动量： 电磁波不仅仅是传播，它还携带能量。我们将讨论波的能量密度、能流密度（坡印廷矢量），以及电磁波与物质相互作用时如何传递能量。此外，我们还会触及电磁波的动量性质，这在某些先进技术中扮演着重要角色。 极化： 电磁波的振动方向并非唯一，这就是极化现象。我们会解释线极化、圆极化和椭圆极化，并说明极化在无线通信、光学器件等领域的应用。 第二章：电磁波与物质的舞蹈——互动与响应 电磁波并非孤立存在，它与我们周围的世界——物质，发生着千丝万缕的联系。本章将聚焦于电磁波与各种材料之间的互动，揭示其背后深刻的物理机制。 电磁波的反射与透射： 当电磁波遇到一个界面时，一部分会被反射回来，一部分会穿透过去。我们将深入分析反射和透射的原理，介绍菲涅尔方程，并讨论全反射、部分反射等现象。这对于理解雷达、光学反射镜、以及探测器设计至关重要。 电磁波的吸收与散射： 物质并非总是透明的。某些材料会吸收电磁波的能量，将其转化为热能或其他形式的能量，这就是吸收。而当电磁波遇到不均匀的介质或微小粒子时，会向各个方向散射，这就是散射。我们将探讨不同材料的吸收特性，以及瑞利散射、米散射等现象，了解它们在气象学、遥感、以及屏蔽材料设计中的意义。 电磁波的衍射： 当电磁波遇到障碍物边缘或穿过狭缝时，会发生弯曲传播的现象，这就是衍射。我们将通过惠更斯原理等概念，直观地解释衍射的发生，并说明其在光学成像、波导传播等方面的作用。 电磁波的折射： 不同介质的折射率不同，导致电磁波在穿过界面时方向会发生偏折，这就是折射。我们将详细讲解斯涅尔定律，并探讨透镜、棱镜等光学器件的工作原理，以及折射在光纤通信、导航系统中的应用。 物质的电磁响应： 不同的物质对电磁场的响应方式不同。我们将介绍线性介质、非线性介质、导电介质、介电介质等概念，并分析它们在电磁波传播过程中的作用。例如，金属对电磁波的强反射和吸收，以及介质的介电损耗如何影响信号传输。 第三章：电磁波的“创造者”——天线的基础 为了实现电磁波的远距离传输和接收，我们需要“创造者”——天线。本章将从零开始，为您揭示天线的设计原理和基本概念。 天线的任务： 天线最核心的任务是将导行电磁波（如传输线中的电流）转化为自由空间中的电磁波，或者反之，将自由空间中的电磁波转化为导行电磁波。我们将用形象的比喻来解释这个能量转换的过程。 基本天线类型： 从最简单的偶极子天线开始，我们将介绍各种基本天线结构，如单极子天线、环形天线、螺旋天线等。您将了解不同天线结构的辐射场分布、阻抗特性以及适用场景。 天线的关键参数： 辐射方向图： 天线在各个方向上辐射（或接收）能量的强度分布，是描述天线方向性的重要指标。我们将通过三维图和二维切片图，直观地展示不同方向图的特点，如全向天线、定向天线等。 增益： 天线将能量集中辐射到特定方向的能力，与理想的无方向性点源相比，其能量增强的倍数。我们将解释增益的物理意义，以及它如何影响通信系统的覆盖范围。 输入阻抗： 天线与馈线（如传输线）连接处的阻抗匹配是保证能量有效传输的关键。我们将探讨阻抗匹配的原理，以及如何通过调整天线结构和使用匹配网络来优化匹配。 带宽： 天线能够有效工作的频率范围。我们将讨论天线的带宽受哪些因素影响，以及宽带天线和窄带天线的设计考量。 极化： 天线发出的电磁波的极化方式。我们将讲解如何设计天线以实现线极化、圆极化等，以及极化匹配在提高通信质量中的重要性。 阵列天线： 将多个基本天线单元组合起来，可以形成更复杂的阵列天线，以获得更优化的性能，如更高的增益、更窄的波束宽度、可控的波束指向等。我们将介绍线阵、面阵等基本阵列结构，并初步了解其工作原理。 第四章：电磁波的“捕获者”——接收天线与系统 如果说天线是电磁波的“创造者”，那么接收天线就是电磁波的“捕获者”。本章将聚焦于接收天线的工作原理，以及如何将其集成到完整的接收系统中，实现对微弱电磁信号的有效探测和处理。 接收天线的工作原理： 接收天线接收自由空间中的电磁波，并将其转化为导行电磁波，进而传输到接收机进行处理。我们将阐述接收天线与发射天线在原理上的对称性，以及接收天线对信号的“拾取”过程。 接收灵敏度： 接收系统能够探测到的最小信号强度，直接关系到通信的距离和可靠性。我们将讨论影响接收灵敏度的因素，包括天线效率、噪声系数等。 噪声： 任何电子系统都会产生噪声，它会干扰信号的接收。我们将区分天线自身的噪声、接收机的内部噪声，并介绍降噪技术。 信号处理： 接收到的电磁信号往往非常微弱且受到干扰，因此需要进行一系列的信号处理。我们将初步介绍滤波、放大、解调等基本信号处理过程，以及它们在从原始信号中提取有用信息中的作用。 接收系统的构成： 一个完整的接收系统通常包括天线、射频前端（低噪声放大器、滤波器等）、中频电路、解调器、以及基带信号处理单元。我们将简要概述这些组成部分的功能及其协同工作方式。 天线在不同频段的应用： 从用于无线通信的低频天线，到用于雷达和卫星通信的微波天线，再到用于科学探测的更高频段天线，我们将展示天线技术在不同频段的独特挑战和解决方案。 第五章：电磁波的“桥梁”——传输线理论 电磁波在天线之间或天线与收发设备之间传输时，需要借助传输线。本章将深入探讨传输线的理论，理解其如何有效地引导电磁能量。 传输线的模型： 我们将从集总参数模型和分布参数模型两个层面来理解传输线。集总参数模型侧重于描述传输线在低频下的行为，而分布参数模型则能更精确地描述高频下电磁波在传输线上的传播。 传输线方程： 我们将推导传输线上的电压和电流的传播方程，理解电磁波如何在传输线上以电压波和电流波的形式传播。 反射与驻波： 当传输线的终端阻抗与特性阻抗不匹配时，会发生信号反射，形成驻波。我们将详细分析反射系数、驻波比（VSWR）等概念，并解释其对信号传输效率的影响。 阻抗匹配： 为了最大化能量传输，实现传输线的阻抗匹配至关重要。我们将介绍多种阻抗匹配技术，如四分之一波长变换器、史密斯圆图的应用等，帮助您理解如何有效地解决阻抗不匹配问题。 传输线的损耗： 实际的传输线并非理想，会存在导线电阻损耗和介质介电损耗。我们将分析这些损耗的来源，以及如何通过选择合适的传输线材料和结构来减小损耗。 不同类型的传输线： 除了常见的同轴电缆，我们还将介绍其他类型的传输线，如带状线、微带线、槽线等，以及它们在不同应用场景下的优缺点。 第六章：电磁波的“魔术师”——应用与展望 电磁波早已渗透到我们生活的方方面面，从通讯、医疗到能源、国防，其应用之广泛令人惊叹。本章将聚焦于电磁波在各个领域的精彩应用，并展望其未来的发展趋势。 无线通信： 从早期的无线电广播到现代的蜂窝通信（4G、5G、6G），再到Wi-Fi、蓝牙，电磁波是信息传递的生命线。我们将探讨不同通信制式下对电磁波频率、带宽、功率等的要求，以及天线技术如何支撑这些通信系统的发展。 雷达技术： 雷达通过发射电磁波并接收反射信号来探测目标的位置、速度和形状。我们将介绍不同类型的雷达系统，如脉冲雷达、连续波雷达，以及它们在航空、航海、气象、军事等领域的应用。 遥感与成像： 从可见光相机到红外成像仪、微波成像雷达，电磁波在探测和获取地物信息方面发挥着不可替代的作用。我们将探讨遥感技术如何利用电磁波的反射、散射和发射特性来监测环境、勘探资源、绘制地图。 医疗健康： 核磁共振成像（MRI）、X射线成像、微波消融治疗等，都是电磁波在医疗领域的重要应用。我们将了解电磁波如何与人体组织相互作用，为疾病诊断和治疗提供强大支持。 能源与工业： 微波加热在食品加工、工业干燥、材料处理等领域得到广泛应用。太阳能电池板利用光电效应将太阳能转化为电能。我们将探讨电磁波在能源获取、转化和利用方面的潜力。 未来的挑战与机遇： 随着科技的不断发展，电磁波的应用领域仍在不断拓展。我们将探讨当前面临的挑战，如电磁频谱的稀缺性、电磁兼容性问题、以及新的电磁波应用（如太赫兹技术、量子通信）的潜在前景。 结语： 《电磁波的奇妙之旅：从理论到应用》旨在为您打开一扇认识电磁波的窗口。我们希望通过严谨又不失趣味的讲解，激发您对电磁波科学的兴趣，并帮助您理解这个我们身边无处不在、却又常常被忽略的强大力量。愿您在这次探索之旅中，收获知识，点燃灵感，发现更多电磁波带来的精彩世界。

评分☆☆☆☆☆

我是一名射频工程师，主要负责微波器件的开发和测试。在实际工作中，我经常遇到一些由环境因素（如温度变化、机械应力）引起的天线性能衰减的问题，但一直找不到系统性的解决方案。《微波天线多场耦合理论与技术》这本书就像一股清流，为我提供了急需的理论指导和技术支持。我花了很多时间研究书中关于电磁-热、电磁-力耦合对天线辐射效率、阻抗匹配和方向图稳定性的影响。书中对这些耦合效应的数学建模和仿真分析非常详细，让我能够通过仿真预测潜在的问题，并提前进行优化设计。我尤其欣赏书中关于如何通过材料选择、结构设计和工艺优化来抑制这些耦合效应的讨论。这些内容对于提高天线在复杂环境下的可靠性和稳定性具有至关重要的意义。这本书的出现，让我对微波天线的理解上升到了一个新的高度，不再局限于单一的电磁场分析，而是能够从更全面的多场耦合角度去审视和解决问题。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对科学技术充满好奇的普通读者，虽然我不是专业的电子工程师，但我一直对高科技领域，特别是与太空探索和通信相关的技术非常着迷。在一次偶然的机会中，我接触到了《微波天线多场耦合理论与技术》这本书。这本书的名字听起来就非常高深，让我有些好奇。当我翻开它，我虽然不能完全理解每一个复杂的公式，但书中描绘的微波天线在极端环境下工作的挑战，以及科学家们如何运用多重物理原理来克服这些挑战，让我感到非常震撼。书中提到的例如卫星天线在太空中的温度变化如何影响其信号传输，或是高速飞行器上的天线如何承受巨大的气动压力，这些生动的情景描绘，让我看到了科技的伟大之处。尽管我无法深入到每一个技术细节，但这本书让我认识到，一个看似简单的天线背后，蕴含着如此复杂而精妙的科学原理。它让我对微波天线技术有了初步的认识，并对那些默默工作在科研一线、推动技术进步的科学家们充满了敬意。这本书让我感受到了科学的魅力，也激发了我学习更多知识的愿望。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在校的电子信息工程专业研究生，我对微波天线理论的学习一直充满了挑战。很多文献和教科书都侧重于单一场域的分析，而对于多场耦合这样复杂的研究方向，往往涉及到的知识面非常广，学习起来难度较大。《微波天线多场耦合理论与技术》这本书的出现，极大地缓解了我的学习压力。它的结构设计非常合理，从基础理论入手，逐步深入到复杂的耦合模型和应用。书中对各个物理场之间的相互作用机理的解释，逻辑清晰，循序渐进，即使是初次接触多场耦合的读者，也能较快地理解。我特别喜欢书中对各种耦合效应在实际天线设计中可能带来的影响的分析，这帮助我更好地理解了为什么需要在设计中考虑这些因素。此外，书中还提供了大量的仿真和实验数据，这些数据不仅验证了理论的正确性，也为我的毕业设计提供了重要的参考依据。这本书的深度和广度都恰到好处，既有扎实的理论基础，又不乏前沿的技术探讨，为我未来的学术研究和职业发展奠定了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在通信工程领域工作多年的工程师，这次偶然的机会接触到了《微波天线多场耦合理论与技术》。坦白说，在阅读这本书之前，我对于“多场耦合”这个概念并没有一个系统而清晰的认识，更多的是凭着经验和一些零散的知识点进行设计。这本书的出现，无疑为我打开了一扇全新的大门。书中对不同场耦合机理的详细阐述，以及如何通过数学模型来描述这些耦合，让我对天线设计中的一些“为什么”有了更深刻的理解。我尤其关注了其中关于热管理在高性能微波天线设计中的重要性，以及如何通过优化结构设计来降低温度对天线性能的影响。书中提供的仿真流程和参数分析方法，对于我进行实际项目的设计和优化提供了非常宝贵的参考。我印象深刻的是，书中不仅讲解了理论，还结合了大量的实际工程案例，让我能够将学到的知识快速地应用到工作中，解决了很多之前棘手的问题。这本书的实用性和前瞻性都非常出色，对于想要提升微波天线设计能力的工程师来说，绝对是一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身定做的！我一直以来都对微波天线领域充满兴趣，但苦于找不到一本能够深入浅出讲解多场耦合理论的书籍。很多现有的教材要么过于理论化，要么缺乏实际应用的指导，让人望而却步。当我在书店偶然看到《微波天线多场耦合理论与技术》时，我简直欣喜若狂。它的封面设计简洁大气，书名也直击了我最想解决的核心问题。拿到手里，厚实的分量和清晰的排版就让我对它充满信心。我迫不及待地翻开了第一章，立刻就被作者流畅的语言和严谨的逻辑所吸引。那些曾经让我头疼的电磁场、热场、应力场之间的复杂耦合关系，在这本书中被一步步地剖析得淋漓尽致。书中大量的图示和仿真结果，更是将抽象的理论具象化，让我能够清晰地理解每一个概念的物理意义。我特别欣赏书中关于多场耦合在不同类型微波天线（如相控阵、毫米波天线）中的应用案例分析，这让我看到了理论知识是如何转化为实际工程解决方案的，极大地激发了我进一步深入研究的热情。这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，在我探索微波天线世界时，为我指明了方向，点燃了我对这个领域的热情。